Tamsioji medžiaga

Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta išnašų į patikimus šaltinius. Jūs galite padėti Vikipedijai pridėdami tinkamas išnašas su šaltiniais.

Tamsioji medžiaga (kartais naudojamas terminas nematomoji medžiaga arba tamsioji materija) – hipotetinė nežinomos sudėties medžiaga (arba astronominiai objektai), kuri nespinduliuoja ar neatspindi elektromagnetinių bangų, tačiau jos buvimas yra atrandamas iš gravitacinio poveikio matomai (šviečiančiai arba sugeriančiai) medžiagai.

Pirmą kartą šią problemą paminėjo amerikiečių kilmės šveicarų astronomas Fritz Zwicky mėgindamas paaiškinti anomalias galaktikų sukimosi kreives.

Tamsiosios medžiagos sudėtis nežinoma, tačiau manoma, kad ji gali susidėti iš masyvių neutrinų, WIMP (silpnai sąveikaujančių masyvių dalelių), aksionų, šaltų nykštukių, planetoidų arba nešviečiančių dujų. Tačiau dabartiniai stebėjimai ir naujausios Visatos evoliucijos teorijos labiausiai linksta link modelių, kuriuose pagrindinės tamsiosios medžiagos komponentės yra kažkokios nežinomos elementariosios dalelės, vadinamos nebarioninės medžiagos pavadinimu.

Galaktikų sukimosi kreivės

Spiralinės galaktikos sukimosi kreivė: modelinė (A) ir stebima (B). Y ašyje atidėtas sukimosi greitis, X ašyje - atstumas nuo galaktikos centro. Tamsioji medžiaga paaiškina "plokščią" kreivę (B).

Galaktikos diferencialinio sukimos kreivė (tai yra galaktikos objektų sukimosi greičio $\!v(r)$ priklausomybė nuo atstumo $\!r$ iki galaktikos centro) yra nulemta galaktikos masės $\!M(r)$ pasiskirstymu priklausomai nuo atstumo $\!r$ ir yra aprašomi formule:

$v(r)={\sqrt {{GM(r)} \over r}}$,

Tuomet sukimosi greitis toliau nuo centro turi kisti pagal $\!v(r)\sim r^{-{1 \over 2}}$ dėsnį. Tačiau daugelio spiralinių galaktikų sukimosi greičiai toli nuo centro, net iki (20–25 kiloparsekų) išlieka beveik nepakitę. Tai reiškia, kad medžiagos tankis tolstant nuo centro nekrenta taip greitai, kaip turėtų mažėti, jei ji būtų sudaryta tik iš stebėjimais registruojamos medžiagos (dujų - dulkių debesų, žvaigždžių). Taigi, nematomoji medžiaga turėtų nusidriekti gerokai toliau už stebimų galaktikos ribų, o jos masė turėtų būti eile didesnė už stebimos šviečiančios medžiagos masę.

Trūkstamoji masė ir tamsioji medžiaga

Kartais šios dvi sąvokos suplakamos į vieną. Iš tiesų trūkstamoji masė arba trūkstamoji medžiaga (angl. missing mass) daugiau yra kosmologinio masės trūkumo aspektas. Kosmologijoje masės trūkumas atsiranda norint paaiškinti, kodėl Visatos erdvės geometrija nesiskiria nuo euklidinės - tai yra beveik plokščia (tai, pvz., gauta iš reliktinio spinduliavimo matavimų su WMAP). O tai reiškia, kad Visatos bendras masės - energijos tankis (masė tapati energijai pagal specialiąją reliatyvumo teoriją) turi būti lygus kritiniam tankiui. Visas medžiagos kiekis (įskaitant barioninę medžiagą ir tamsiąją medžiagą), įvertintas iš reliktinio spinduliavimo sudaro tik apie 30 % kritinio tankio. Likusius 70 % duoda vadinamoji tamsioji energija. Tamsioji medžiaga dar turi du porūšius: Šaltoji tamsioji medžiaga ir Karštoji tamsioji medžiaga.